DE69233172T2

DE69233172T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Direktreduktion

Info

Publication number: DE69233172T2
Application number: DE1992633172
Authority: DE
Inventors: Norman Louis Tega Cay Kotraba; Carl Albert Riverview Holley
Original assignee: ZIA METALLURG PROCESSES Inc; Zia Metallurgical Processes Inc Dallas
Current assignee: ZIA METALLURG PROCESSES Inc; Zia Metallurgical Processes Inc Dallas
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2012-03-18
Also published as: CA2061548C; EP0508166B1; US5186741A; EP0508166A2; KR100234844B1; KR920019952A; AU658174B2; BR9201258A; AU1388692A; ATE248232T1; MX9201682A; JPH05125454A; ES2206441T3; DE69233172D1; EP0508166A3; CA2061548A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Stahlerzeugung und insbesondere auf eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Abfällen von Stahlwerken und anderen metallurgischen Verfahren durch ein Direktreduktionsverfahren.
Abfallmaterialien sind ein natürliches Nebenprodukt der Stahlerzeugung und von anderen metallurgischen Verfahren, wie z. B. dem Raffinieren von nickelhaltigen Erzen. Stahlerzeugungsverfahren, die entweder einen Sauerstoffaufblaskonverter (BOF; BOF = basic oxygen furnace) oder einen Lichtbogenofen (EAF; EAF = electric arc furnace) benutzen, verwenden üblicherweise große Mengen von Schrott, wobei ein Großteil desselben galvanisiert ist. So umfassen die erzeugten Abfälle einen Staub, der Oxide von Eisen sowie Oxide von Verunreinigungen, wie z. B. Zink, Blei und Cadmium, enthält.
EAF-Staub wurde aufgrund der hohen Anteile von Blei- und Cadmium-Oxiden als gefährlich eingestuft und muß deshalb gesammelt und wiederverarbeitet werden, um die Atmosphäre und das Grundwasser zu schützen. BOF-Staub wird wahrscheinlich von zukünftigen Umweltverordnungen als gefährlich eingestuft werden. Aufgrund des Vorliegens von Zink- und Blei-Oxiden haben sich Versuche, die Eisenoxide direkt zur Wiederverwendung zu regenerieren bzw. zurückzugewinnen, als nicht praktisch erwiesen.
Alternativen für eine direkte Wiedergewinnung der Eisenoxide wurden vorgeschlagen. Ein derartiger Vorschlag besteht darin, den Staub zu pelletisieren und diesen dann über einen kurzen Zeitraum einer sehr hohen Temperatur auszusetzen, um die Pellets zu sintern und die Verunreinigungen zu verdampfen. Die sehr hohe Temperatur bringt das Eisenoxid teilweise zum Schmelzen, das, wenn es abkühlt, sehr schnell ein glasartiges Material bildet, das Pellets miteinander verschmilzt. Die resultierende Masse ist schwer zu reduzieren, wobei eine Wiedergewinnung von Verunreinigungen relativ unwirksam ist.
Das U.S.-Patent Nr. 3,836,353 bezieht sich auf ein Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkstaub, das harte, nicht geschmolzene Pellets aus teilweise reduziertem Eisen mit einer Eisenoxidoberfläche erzeugt.
Die Veröffentlichung Stahl und Eisen 110, 1990, Nr. 7, S. 99 bis 106 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Eisen aus Abfällen. Gemäß dem aus der Bezugnahme bekannten Verfahren werden Stahlwerkabfälle mit kohlenstoffhaltigem Material und einem anderen organischen Bindemittel und Wasser kombiniert, um eine befeuchtete Mischung zu bilden, die pelletisiert wird, um Pellets zu bilden, die in einen Drehherdofen gegeben werden, in dem die Pellets getrocknet, verkokt und anschließend reduziert werden, bevor die reduzierten Pellets entladen werden. Während des Reduktionsschrittes werden Reduktionszeiten von 12,7 bis 18,5 Minuten bei Temperaturen zwischen 1000°C und 1350°C verwendet. Es wird angemerkt, daß ein weiteres Verkürzen der Reduktionszeit möglich erscheint. Dieser Bezug offenbart keine Details des Entwurfs des Drehherdofens. Insbesondere zeigt der Bezug keine erzeugten Abgase.
Die Veröffentlichung Stahl und Eisen 110, 1990, Nr. 7, S. 89 bis 96, zeigt auch den prinzipiellen Entwurf eines Drehherdofens. Wie in 2 dargestellt ist, weist der Drehherdofen eine Ladezone zum Beladen von Pellets, eine Trocknungszone, eine anschließende Reduktionszone und einen Beladeabschnitt zum Entladen von Pellets auf. 3 zeigt die Prinzipien des Reduktionsmechanismus des INMETCO-Verfahrens. Das Prozeßgas wird in einer tangentialen Richtung durch den Drehherdofen geführt, die entgegengesetzt zu der Richtung der Drehung des Drehherdes ist. So fließt das Prozeßgas von der Reduktionszone in Richtung der Trocknungszone.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung des oben erwähnten Typs zu schaffen, die eine reduzierte Menge von benötigtem Brenngas aufweisen, um das Verfahren zu betreiben, während die Wertstoffkomponenten aus dem Abfall bei dem Stahlerzeugungsverfahren wiedergewonnen werden.
Diese Aufgabe wird durch Verfahren gemäß Anspruch 1 und 18 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 19 gelöst.
Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
Die bereits genannten sowie andere Aufgaben werden Bezug nehmend auf die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen leicht verständlich.
1 ist ein Blockdiagramm, das die verschiedenen Schritte darstellt, die während des erfindungsmäßigen Direktreduktionsverfahrens durchgeführt werden.
2 ist ein Diagramm, das die Vorrichtung, die bei dem Verfahren verwendet wird, schematisch darstellt.
3 ist eine schematische Draufsicht eines Drehherdofens, die die verschiedenen Zonen in dem Ofen darstellt, sowie eines Mechanismus zum Rückführen von Abgas von der Trocknungs- und Verkokungszone in die spätere Stufe der Reduktionszone.
4 ist eine Seitenschnittansicht eines Schleppkettenförderers zum Entfernen von reduzierten Pellets aus dem Drehherdofen.
5 ist eine vertikale Schnittansicht, entlang Linien 5-5 aus 4, eines Schleppkettenförderers zum Entfernen von Pellets aus dem Drehherdofen.
6 ist eine vertikale Teilschnittansicht des Drehherdofens aus 3.
Detaillierte Beschreibung
Bezug nehmend auf die Zeichnungen stellt das Blockdiagramm aus 1 die Schritte des erfindungsmäßigen Direktreduktionsverfahrens 10 dar.
Wie am besten aus 2 ersichtlich ist, werden Stahlwerkabfälle 12, wie z. B. EAF-Staub, BOF-Staub, Walzwerkzunder, oder dergleichen, als das Ergebnis von normalen Stahlwerkoperationen gesammelt. Die Stahlwerkabfälle 12, die Metalloxide enthalten, werden mit einem fein zerteilten (pulverisierten) kohlenstoffhaltigen Material 16, wie z. B. Koks, Koksgrus oder Kohle, und einem organischen Bindemittel 22 kombiniert, um eine Mischung 18 zu bilden, wie dies in Block 100 dargestellt ist. Das kohlenstoffhaltige Material 16 dient als ein Reduktionsmittel für die Metalloxide. Das organische Bindemittel 22 erleichtert eine erhöhte Pelletfestigkeit.
Wasser 20 wird zu der Mischung 18 hinzugefügt und mit dieser in einem Mischer 24 gemischt, um eine befeuchtete Mischung 18a zu bilden, wie dies in Block 110 dargestellt ist. Die Verwendung eines Hochintensitätsmischers 24 stellt ein ordnungsgemäßes Vermischen und Befeuchten des Materials zur folgenden Pelletisierung sicher. Der bevorzugte Hochintensitätsmischer 24 ist ein Ferro-Tech-Turbolator^TM (der in dem U.S.-Patent Nr. 4,881,887 beschrieben wird), obwohl auch eine Zahl von anderen Mischern verwendet werden könnte. Die Verwendung eines Hochintensitätsmischers 24 mini miert die Zeit und die Temperatur während der Trocknungs- und Verkokungs-Stufe, die unten beschrieben wird. Die Wassermenge 20, die während dieser Feuchtmischstufe zugeführt wird, wird geregelt, um eine ordnungsgemäße Konsistenz der Mischung 18 zur nachfolgenden Pelletisierung sicherzustellen.
Block 120 stellt die Pelletisierung der befeuchteten Mischung 18a dar, d. h. die Bildung der Mischung zu Grünpellets 26. Die befeuchtete Mischung 18a wird in einer Pelletisiermaschine 28 zusammengeballt, um Grünpellets 26 mit einem Durchmesser von etwa 12 bis 15 Millimeter zu bilden. Die bevorzugte Pelletisiermaschine 28 ist eine Flachpfannenscheiben-Pelletisiermaschine, wie diese z. B. in den U.S.-Patenten Nr. 3,883,281 und 4,726,755 dargestellt ist, die zu sehr dichten und durchwegs haltbaren Pellets 26 führt. Die bevorzugte Tiefe der Flachpfanne variiert exponentiell mit dem Pfannendurchmesser. Die bevorzugte Tiefe (d), in Zoll, ist der Pfannendurchmesser (D), in Zoll, hoch 0,58, nämlich d = D^0,58. Alternativ können andere Pelletisiervorrichtungen, wie z. B. eine Pelletisiertrommel oder ein Pelletisierkonus, verwendet werden.
Die Grünpellets 26 werden in einen Drehherdofen 30 gegeben. Siehe Block 130. Der Drehherdofen 30 weist einen horizontalen Drehtisch oder Herd 32 auf, der zur Drehbewegung um seine Mitte befestigt ist. Der Ofen ist in drei separate und unterschiedliche Zonen unterteilt: eine Belade/Entladezone 34, die etwa 10% des Herdbereichs einnimmt, eine Trocknungs- und Verkokungszone 36, die etwa 25% des Herdbereichs einnimmt, und eine Reduktionszone 38, die etwa 65% des Herdbereichs einnimmt. Jede Zone ist von einer benachbarten Zone durch einen Barrierevorhang 40 abgeteilt, der aus einer Legierung besteht, die geeignet ist, um hohen Temperaturen und korrodierenden Atmosphären in den Zonen zu widerstehen (z. B. HR160-Legierung, erhältlich bei Haynes International). Der Vorhang 40 erstreckt sich über die Distanz zwischen den Seitenwänden 30a des Drehherdofens 30 und ist von der Decke 30b des Drehherdofens 30 aufgehängt. Die Vorhänge 40 erhalten die erwünschte Atmosphäre in den verschiedenen Zonen. Da jedoch die Reduktionsreaktionen primär in den einzelnen Pellets 26 stattfinden, ist die Steuerung der Atmosphäre in dem Ofen nicht wesentlich. Die untere Kante 40a des Vorhangs 40 ist zum Beibehalten einer gleichbleibenden Pelletbettiefe etwas über dem Herd 32 positioniert.
Zu Beginn wird der Drehherdofen 30 mit einer Schicht von Grünpellets 26 beladen, die dann gebrannt werden, wodurch eine Schicht 42 aus gebrannten Pellets 42a erzeugt wird. Alternativ kann die Herdschicht 42 geeignete lose Materialien aufweisen, wie z. B. Kalk (CaO), Metalloxidpuder oder Koks. Auf jeden Fall soll die Herdschicht 42 dazu dienen, zu verhindern, daß die Pellets 26, die durch den Drehherdofen 30 wandern, an dem Herd 32 kleben. Zusätzliche Grünpellets 26 werden dann direkt in die Beladungs/Entladezone 34 auf die Schicht 42 aus gebrannten Pellets in den Drehherdofen 30 geladen. Siehe Block 140. Vorzugsweise sind die zusätzlichen Grünpellets 26 einheitlich auf der Schicht 42 von gebrannten Pellets 42a mit einer Dicke von nicht mehr als 3 bis 4 Grünpellets 26 verteilt. Die Zonen des Drehherdofens 30 werden wie benötigt befeuert, um eine Temperatur beizubehalten, die kleiner ist als die, bei der die Grünpellets 26 dazu neigen, miteinander zu verschmelzen, und zwar auf eine Weise, um eine Reduktionsatmosphäre zu erzeugen, die notwendig ist, um eine Reoxidation der Grünpellets 26 (d. h. unter etwa 1150°C (2102°F)) zu vermeiden.
Die Grünpellets 26 werden dann zu der Trocknungs- und Verkokungszone 36 transportiert und 10 bis 15 Minuten lang bei nicht mehr als 900°C (1652°F) getrocknet und verkokt, wie dies in Block 150 dargestellt ist. Vorzugsweise werden die Grünpellets 26 10 bis 15 Minuten lang bei 600°C bis 700°C (1112°F bis 1292°F) getrocknet und verkokt. Abgas 45, das in der Trocknungs- und Verkokungszone 36 erzeugt wird, besteht im wesentlichen aus der Feuchtigkeit, die aus den trocknenden Grünpellets 26 und der flüchtigen Materie von dem Verkoken des kohlenstoffhaltigen Materials 16 herausgetrieben wird. Jegliche flüchtige Materie kann einen bedeutenden Heizwert aufweisen. Um diese potentielle Energie zu verwenden, wird der Abgasstrom 45 durch eine Ableitung 43 entfernt und in die letzte Stufe der Reduktionszone 38 durch einen Luftgasbrenner 46 eingeführt, wobei eine Verbrennung in der Reduktionszone 38 stattfindet.
Die Grünpellets 26 werden von der Trocknungs- und Verkokungszone 36 zu der Reduktionszone 38 transportiert und 20 bis 30 Minuten lang bei nicht mehr als 1150°C (2102°F), vorzugsweise zwischen 1000°C und 1100°C (1832°F bis 2012°F), reduziert. Siehe Block 160. Eine Reduktion der Metalloxide findet in jedem Grünpellet 26 statt. In diesem Temperaturbereich reagiert der Kohlenstoff 16c, der in dem kohlenstoffhaltigen Material 16 enthalten ist in den Grünpellets 26, mit Eisen-, Zink-, Blei- und Cadmium-Oxiden, wobei die jeweiligen Elementmetalle und Kohlenmonoxid gebildet werden. Das heiße Kohlenmonoxid kann auch mit verbleibenden, nicht umgesetzten Eisen-, Zink-, Blei- und Cadmium-Oxiden in den Pellets 26 reagieren, wobei diese reduziert werden und CO2 bilden. Die Metalle Zink, Blei und Cadmium verdampfen als Dämpfe und werden in der Atmosphäre über dem Pelletbett reoxidiert. Diese Reoxidation entlädt eine beträchtliche Energie, die auch verwendet werden kann, um das Reduktionsverfahren in dem Ofen 30 anzutreiben.
Heiße Abgase 44, die die Reduktionszone 38 des Drehherdofens 30 verlassen, werden um eine vertikale Retorte 48 herum und dann in einen Wärmeaustauscher 50 geleitet, wodurch der Heizwert zurückgewonnen wird. Die Abgase 44 enthalten Zink-, Blei- und Cadmium-Oxide. Verbrennungsluft 47, die beim Befeuern von Luftgasbrenners 46 verwendet wird, wird mit dem Wärmeaustauscher 50 vorgeheizt. Dies reduziert die benötigte Menge von Brenngas, um das Verfahren zu betreiben, beträchtlich. Ein Leiten von Abgasen durch den Wärmeaustauscher 50 reduziert die Abgastemperatur auf ein Niveau, das für einen Gewebetypstaubsammler oder Sackraum 52 akzeptabel ist. Das saubere, entstaubte Gas gelangt durch einen Ventilator 52a und einen Kamin 53 in die Atmosphäre. Die Zink-, Blei- und Cadmium-Oxide werden entfernt und zur Umwandlung in einen metallischen Zustand und zum Gießen einer vertikalen Retortenoperation 54 zugeführt.
Die vertikale Retorte 48 wird äußerlich erwärmt, indem die Abgase 44 aus dem Ofen 30 um die vertikale Retorte 48 geleitet werden, bevor die Abgase 44 in den Wärmeaustauscher 50 eingeführt werden. Das Gichtgas 56 aus der Retorte 48 ähnelt dem Abgas 45 aus der Trocknungs- und Verkokungszone 36 des Drehherdofens 30 dahingehend, daß es die Feuchtigkeit aus den trocknenden, sekundär gebildeten Oxidpellets und jeglicher flüchtiger Materie enthält, die aus dem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in Verbindung mit den sekundär gebildeten Oxidpellets herausgetrieben werden.
Wie in Block 160 dargestellt ist, werden die reduzierten Pellets dann aus der Entladezone 34 des Drehherdofens 30 entladen, vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 1100°C (2012°F). Eine vorteilhafte Entfernungseinrichtung 58, die in den 4 und 5 dargestellt ist, umfaßt einen Schleppkettenförderer 60, der einen Riemen oder eine Kette 61 aufweist, die um angetriebene Kettenräder oder Rollen 62 herumläuft. Schaufeln 64 sind mit einer Nutzoberfläche 66 vorgesehen, die an der Vorderseite jeder Schaufel 64 befestigt (z. B. angeschraubt) ist. Die Schaufeln 64 bestehen vorzugsweise aus Stahl, wobei die Nutzoberfläche 66 vorzugsweise aus einer HR160-Legierung oder einem feuerfesten Material, wie z. B. Monofrax, das von den Carborundum Company hergestellt wird, besteht.
Das reduzierte Eisen bleibt während des Durchlaufs durch die Zonen des Drehherdofens 30 gemeinsam mit den normalen, nicht reduzierenden Oxidmaterialien in den Stahlwerkabfällen 12 in den Pellets 26. Die reduzierten Pellets enthalten alle Eiseneinheiten, die mit dem Werkabfall 12 (z. B. Staub, Zunder, etc.) eingeführt wurden, wobei im wesentlichen das gesamte Eisenoxid in dem Metallzustand reduziert wird. Reduzierte Pellets, wie sie z. B. in der Stahlindustrie als Direktreduktionseisen (DRI) bekannt sind, sind eine erwünschte Quelle von Eiseneinheiten für die Stahlindustrie.
Ein einmaliges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die erzeugten DRI-Pellets eine wesentliche Menge Kohlenstoff (bis zu 12% des Gewichtes) enthalten können, wenn diese aus dem Drehherdofen 30 bei etwa 1100°C (2012°F) entladen werden. DRI-Pellets, die durch andere bekannte Verfahren hergestellt werden, können in einem Heißzustand keinen Kohlenstoff enthalten. Kohlenstoff wird während des Abkühlprozesses nur bis etwa 2 bis 3% zu diesen DRI-Pellets hinzugefügt.
Falls erwünscht, können die DRI-Pellets aus dem Drehherdofen 30 direkt in mit einem feuerfesten Material ausgekleidete, isolierte und abgedichtete Behälter 68 entladen werden, die Umgebungsluft ausschließen. Eine Aussetzung von heißem DRI gegenüber Luft (Sauerstoff) ermöglicht eine schnelle Reoxidation des metallischen Eisens zu Eisenoxid. Die abgedichteten Behälter 68, die Eisenpellets enthalten, die annähernd sauerstofffrei sind, können dann direkt zu der Stahlerzeugungsoperation transportiert werden, wodurch die Energie konserviert wird, die normalerweise einem Anheben der DRI-Pellets auf die erwünschte Temperatur vor einem Schmelzen und Raffinieren zugeordnet ist. Das Material weist bereits zumindest eine Temperatur von 1000°C (1832°F) auf. Ein Schmelzen und Raffinieren der DRI-Pellets kann dann unter Verwendung von existierenden Sauerstoffschmelz- und Raffinierungstechnologien ohne den Bedarf stattfinden, einen Kohlenstoffbrennstoff einzuführen, um die Wärme zu liefern, die zum Schmelzen und Raffinieren benötigt wird. So werden die DRI-Pellets gut vorgewärmt einer Stahlerzeugungsoperation zugeführt, und zwar mit einem in sich abgeschlossenen Kraftstoff zum Verarbeiten.
Zusammenfassung der Erzielung der Aufgaben der Erfindung
Aus der vorhergehenden Besprechung ist ohne weiteres zu erkennen, daß durch ein Direktreduktionsverfahren ein verbessertes Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen in der Form von harten, nicht verschmolzenen Pellets aus Eisen erfunden wurde, das Verunreinigungen, wie z. B. Zink, Blei und Cadmium in der Form von Oxiden und Metallen entfernt und wiedergewinnt, und das den früheren Abfall bei den Stahlerzeugungsverfahren zurückgewinnt, während gleichzeitig eine Verschmutzung des Grundwassers reduziert wird.

Claims

Ein Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: (a) Kombinieren von Stahlwerkabfällen, die Metalloxide in denselben aufweisen, mit kohlenstoffhaltigem Material und einem organischen Bindemittel, um eine Mischung zu bilden; (b) Mischen der Mischung mit Wasser, um eine befeuchtete Mischung zu bilden; (c) Pelletisieren der befeuchteten Mischung, um Grünpellets zu bilden; (d) Laden der Grünpellets in einen Drehherdofen; (e) Trocknen und Verkoken der Grünpellets 10 bis 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 600°C (1112°F) bis 900°C (1652°F), um getrocknete Pellets und ein Abgas zu bilden, das flüchtige Materie enthält; (f) Entfernen des Abgases aus Schritt (e) aus der Trocknungs- und Verkokungszone und Einführen desselben durch einen Luftgasbrenner in die letzte Stufe der Reduktionszone; (g) Reduzieren der getrockneten Pellets 20 bis 30 Minuten lang bei einer Temperatur, die nicht unter 1000°C (1832°F) und nicht über 1150°C (2102°F) liegt, um reduzierte Pellets zu bilden; und (h) Entladen der reduzierten Pellets aus dem Drehherdofen.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, bei dem die Stahlwerkabfälle aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Werkzunder, Lichtbogenofenstaub und Sauerstoffaufblaskonverterstaub besteht.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, bei dem das kohlenstoffhaltige Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohle, Braunkohle, Holzkohle, Erdölkoks, Koks und Koksgrus besteht.
Das Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem das kohlenstoffhaltige Material fein pulverisiert ist und als ein Reduktionsmittel für die Metalloxide dient.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, bei dem das Mischen von einem Hochintensitätsmischer durchgeführt wird.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, bei dem der Pelletisierschritt (c) ein Herabtropfen der befeuchteten Mischung auf eine Pelletisierscheibe und ein Bilden von Grünpellets mit einem Durchmesser von etwa 12 bis 15 Millimeter umfaßt.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, bei dem: der Ladeschritt (d) und der Entladeschritt (g) etwa 10% der Gesamtzeit einnehmen, die sich die Pellets in dem Drehherdofen befindet; der Trocknungs- und Verkokungsschritt (e) etwa 25% der Gesamtzeit einnimmt, die sich die Pellets in dem Drehherdofen befinden, und der Reduktionsschritt (f) etwa 65% der Gesamtzeit einnimmt, die sich die Pellets in dem Drehherdofen befinden.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 7, bei dem der Ladeschritt (d) ein anfängliches Aufbringen einer Schicht aus Grünpellets auf den Herd des Ofens und ein Brennenlassen der Grünpellets umfaßt, wodurch eine Schicht von gebrannten Pellets als eine Schutzschicht auf dem Herd erzeugt wird.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 8, das ferner den Schritt des Ladens von zusätzlichen Grünpellets direkt auf die Schicht von gebrannten Pellets in dem Drehherdofen aufweist, wobei die zusätzlichen Grünpellets gleichmäßig auf der Schicht von gebrannten Pellets mit einer Dicke von nicht mehr als 3 bis 4 Grünpellets verteilt sind.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, bei dem Schritt (d) ein Befeuern der Ofenzonen bei einer Temperatur, die kleiner ist als die Temperatur, bei der die Pellets dazu neigen, zu erweichen und miteinander zu verschmelzen, und ein Erzeugen einer Reduktionsatmosphäre, um eine Reoxidation der Pellets zu vermeiden, umfaßt.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, bei dem Schritt (e) ein Trocknen und Verkoken der Pellets etwa 10 bis 15 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 600°C bis 700°C (1112°F bis 1292°F) umfaßt.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, bei dem Schritt (g) ein Reduzieren der Pellets etwa 20 bis 30 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 1000°C bis 1100°C (1832°F bis 2012°F) umfaßt.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, das ferner ein Zurückgewinnen des Heizwertes der heißen Abgase, die den Drehherdofen verlassen, als Gichtabgase aufweist, indem die heißen Abgase um eine vertikale Retorte und dann durch einen Wärmeaustauscher geleitet werden.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 13, bei dem der Drehherdofen mit Luftgasbrennern in demselben ausgestattet ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist: Vorwärmen von Verbrennungsluft zum Befeuern der Luftgasbrenner durch ein Leiten von Verbrennungsluft durch den Wärmeaustauscher; Einführen der Gichtabgase, die zumindest ein Oxid aus der Gruppe enthalten, die aus Zink-, Blei- und Cadmium-Oxiden besteht, von der vertikalen Retorte zu der Reduktionszone des Drehherdofens; und Entfernen und Reduzieren der Oxide zu einem Metallzustand.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, bei dem die reduzierten Pellets aus dem Drehherdofen bei etwa 1100°C (2012°F) entladen werden.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, das ferner während des Schritts (a) ein Hinzufügen von überschüssigem Kohlenstoff zu den Pellets zusätzlich zu der Menge aufweist, die zur Reduktion benötigt wird, wobei überschüssiger Kohlenstoff in den reduzierten Pellets, die aus dem Ofen entladen werden, verbleibt.
Das Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 1, das ferner folgende Schritte aufweist: Entladen der reduzierten Pellets aus dem Drehherdofen bei einer Temperatur von zumindest 900°C direkt in einen mit einem feuerfesten Material ausgekleideten, isolierten und abgedichteten Behälter, und Ausschließen von Umgebungsluft aus demselben; Transportieren der reduzierten Pellets in dem abgedichteten Behälter direkt zu einer Stahlerzeugungsoperation; und Schmelzen und Raffinieren der reduzierten Pellets, um geschmolzenes Eisen zu bilden, wodurch zumindest ein Teil des Kohlenstoffbrennstoffs, der benötigt wird, um die Wärme zu liefern, die zum Schmelzen und Raffinieren benötigt wird, in den reduzierten Pellets enthalten ist.
Ein Verfahren zum Wiedergewinnen von Eisen aus Abfällen, die aus metallurgischem Verarbeiten von eisenhaltigen Materialien erzeugt werden, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: (a) Kombinieren von Abfällen, die Metalloxide in denselben aufweisen, mit kohlenstoffhaltigem Material und einem organischen Bindemittel, um eine Mischung zu bilden; (b) Mischen der Mischung mit Wasser, um eine befeuchtete Mischung zu bilden; (c) Pelletisieren der befeuchteten Mischung, um Grünpellets zu bilden; (d) Ablegen der Grünpellets auf dem Herd eines Drehherdofens; (e) Trocknen und Verkoken der Grünpellets 10 bis 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 600°C (1112°F) bis 900°C (1652°F), um getrocknete Pellets und ein Abgas zu bilden, das flüchtige Materie enthält; (f) Entfernen des Abgases aus Schritt (e) aus der Trocknungs- und Verkokungszone und Einführen desselben durch einen Luftgasbrenner in die letzte Stufe der Reduktionszone; (g) Reduzieren der getrockneten Pellets 20 bis 30 Minuten lang bei einer Temperatur, die nicht unter 1000°C (1832°F) und nicht über 1150°C (2102°F) liegt, um reduzierte Pellets zu bilden; und (h) Entladen der reduzierten Pellets aus dem Drehherdofen.
Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: (a) eine Einrichtung zum Kombinieren von Stahlwerkabfällen (12), die Metalloxide in denselben aufweisen, mit kohlenstoffhaltigem Material (16) und einem organischen Bindemittel (22), um eine Mischung (18) zu bilden; (b) einen Mischer (24) zum Mischen der Mischung (18) mit Wasser (20), um eine befeuchtete Mischung (18a) zu bilden; (c) eine Pelletisiermaschine (28) zum Zusammenballen der befeuchteten Mischung in Grünpellets (26); (d) einen Drehherdofen (30), der einen Herd (32), Seitenwände (30a) und eine Decke (30b) aufweist, wobei der Drehherdofen folgende Merkmale umfaßt: (i) eine Belade- und Entladezone (34) in demselben, die etwa 10% des Oberflächenbereichs des Herdes (32) einnimmt, (ii) eine Trocknungs- und Verkokungszone (36) in demselben, benachbart zu der Belade- und Entladezone (34), die etwa 25% des Oberflächenbereichs des Herdes einnimmt, und (iii) eine Reduktionszone (38), benachbart zu der Trocknungs- und Verkokungszone (36) und der Belade- und Entladezone (34), die etwa 65% des Oberflächenbereichs des Herdes (32) einnimmt, und (iv) eine Einrichtung (43) zum Entfernen von Abgas (45) aus der Trocknungs- und Verkokungszone (36) und einen Luftgasbrenner (46) zum Zuführen des Abgases (45) in die letzte Stufe der Reduktionszone (38); (g) eine Einrichtung (58) zum Entfernen von reduzierten Pellets aus dem Drehherdofen (30).
Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 19, bei der der Mischer (24) ein Hochintensitätsmischer ist, der einen Wasserregler zum Regeln der Wassermenge (20), die in die Mischung (24) eingeführt wird, aufweist.
Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 19, bei der die Pelletisiermaschine (28) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Flachpfannenscheiben-Pelletisiermaschine, einer Pelletisiertrommel und einem Pelletisierkonus besteht.
Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 19, bei der jede der Zonen (34, 36, 38) von einer benachbarten Zone durch einen Vorhang (40) abgeteilt ist, der eine untere Kante (40a) aufweist und aus einer Legierung aufgebaut ist, die geeignet ist, um hohen Temperaturen und korrodierenden Atmosphären in den Zonen (34, 36, 38) zu widerstehen, wobei sich der Vorhang (40) über die Distanz zwischen den Seitenwänden (30a) des Drehherdofens (30) erstreckt, wobei der Vorhang (40) von der Decke (30b) des Drehherdofens (30) herabhängt, und wobei die untere Kante (40a) des Vorhangs (40) zum Beibehalten einer einheitlichen Pelletbettiefe etwas über dem Herd (32) positioniert ist.
Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 19, die ferner eine vertikale Retorte (48), einen Wärmeaustauscher (50) und eine Einrichtung zum Leiten von heißen Abgasen (44), die den Drehherdofen (30) verlassen, wobei die Abgase (44) Zink-, Blei- und Cadmium-Oxide enthalten, um die vertikale Retorte (48) und dann in den Wärmeaustauscher (50) aufweist, wodurch ein Heizwert zurückgewonnen wird.
Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 23, die ferner einen Dreh herdofen, der Luftgasbrenner (46) in demselben aufweist, eine Einrichtung zum Vorwärmen von Verbrennungsluft, die beim Befeuern der Luftgasbrenner verwendet wird, eine Einrichtung zum Leiten der Gichtabgase (56) von der vertikalen Retorte (48) zu der Reduktionszone (38), eine Einrichtung zum Entfernen und Senden der Zink-, Blei- und Cadmium-Oxide zu einer vertikalen Retortenoperation zur Umwandlung in einen metallischen Zustand und zum Gießen, und eine Einrichtung zum externen Erwärmen der vertikalen Retorte (48) durch ein Leiten der Abgase (44) von dem Ofen (30) um die vertikale Retorte (48) herum, bevor die Abgase in den Wärmeaustauscher (50) gesendet werden, aufweist.
Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 19, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: (a) einen Satz von mit einem feuerfesten Material ausgekleideten, isolierten und abgedichteten Behältern, die Umgebungsluft ausschließen, zum Aufnehmen und Enthalten der reduzierten Pellets, die durch die Entfernungseinrichtung (58) entfernt werden; (b) eine Einrichtung zum Transportieren der abgedichteten Behälter direkt zu einer Stahlerzeugungsoperation, wodurch die Energie, die normalerweise einem Anheben der reduzierten Pellets auf eine hohe Temperatur vor dem Schmelzen und Raffinieren zugeordnet ist, konserviert wird; und (c) eine Einrichtung zum Schmelzen und Raffinieren der reduzierten Pellets.
Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 19, bei der die Entfernungseinrichtung (58) einen Schleppkettenförderer (60) umfaßt, der eine Mehrzahl von Schaufeln (64) mit einer Nutzoberfläche (66) an der Fläche jeder Schaufel (64) aufweist.
Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Eisen aus Stahlwerkabfällen gemäß Anspruch 26, bei der die Nutzoberfläche (66) ein Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer HR160-Verbindung und einem feuerfesten Material besteht.